蛮力法求解百元买百鸡问题
????????蠻力法(brute force methord,也稱(chēng)窮舉法或者枚舉法)是一種簡(jiǎn)單直接地解決問(wèn)題的方法,常常直接基于問(wèn)題的描述。所以,蠻力法也是最容易應(yīng)用的方法。
? ? ? ? 蠻力法所依賴(lài)的基本技術(shù)是遍歷(traversal,也稱(chēng)掃描),即采用一定的策略依次處理待求解問(wèn)題的所有元素,從而找出問(wèn)題的解。依次處理所有元素是蠻力法的關(guān)鍵,為了避免陷入重復(fù)試探,應(yīng)保證處理過(guò)的元素不再被處理。用蠻力法設(shè)計(jì)的算法,一般來(lái)說(shuō),都可以對(duì)算法的第一個(gè)版本進(jìn)行一定程度的改進(jìn),提高其時(shí)間性能,但只能減少系數(shù),而數(shù)量級(jí)不會(huì)改變。
????????由于蠻力法需要依次窮舉待處理的元素,因此,用蠻力法設(shè)計(jì)的算法其時(shí)間性能往往也是最低的,典型的指數(shù)時(shí)間算法一般都是采用蠻力窮舉。但是,基于以下原因,蠻力法也是一種重要的算法設(shè)計(jì)技術(shù):
(1)理論上,蠻力法可以解決可計(jì)算領(lǐng)域的各種問(wèn)題。對(duì)于一些非常基本的問(wèn)題,例如,求一個(gè)序列中的最大元素,計(jì)算n個(gè)數(shù)的和等,蠻力法是一種常用的算法設(shè)計(jì)技術(shù)。
(2)蠻力法經(jīng)常用來(lái)解決一些較小規(guī)模的問(wèn)題。如果要解決問(wèn)題的輸入規(guī)模不大,用蠻力法設(shè)計(jì)的算法其時(shí)間是可以接受的,此時(shí),設(shè)計(jì)一個(gè)更高效算法的代價(jià)是不值得的。
(3)對(duì)于一些重要的問(wèn)題(例如排序、查找、串匹配),蠻力法可以設(shè)計(jì)一些合理的算法,這些算法具有實(shí)用價(jià)值,而且不受輸入規(guī)模的限制。
(4)蠻力法可以作為某類(lèi)問(wèn)題時(shí)間性能的下界,來(lái)衡量同樣問(wèn)題的其他算法是否具有更高的效率。
應(yīng)用實(shí)例——百元買(mǎi)百雞問(wèn)題
【問(wèn)題】已知總金額為100元,公雞5元一只,母雞3元一只,小雞1元三只,一共需要買(mǎi)100只雞,求解公雞、母雞、小雞各多少只?
【想法】設(shè)公雞、母雞和小雞的個(gè)數(shù)分別為x、y和z,則有以下方程組成立:
?
則百元買(mǎi)百雞問(wèn)題轉(zhuǎn)換為求方程組的解。應(yīng)用蠻力法求方程組的解只能依賴(lài)試探變量x、y和z的值,驗(yàn)證x、y和z的某個(gè)特定值是否能夠使方程組成立。
【算法】設(shè)公雞、母雞和小雞的個(gè)數(shù)分別為x、y和z,注意到方程組可能有多個(gè)解,需要輸出所有滿(mǎn)足條件的解,設(shè)變量count表示解的個(gè)數(shù),算法用偽代碼描述如下:
輸入:無(wú)
?輸出:公雞、母雞和小雞的個(gè)數(shù)
1. 初始化解的個(gè)數(shù)count=0;
2. 循環(huán)變量x從0~20重復(fù)執(zhí)行下述操作:
? ? ? ? 2.1 循環(huán)變量y從0~33重復(fù)執(zhí)行下述操作:
? ? ? ? ? ? ? ? 2.1.1 z=100-x-y;
? ? ? ? ? ? ? ? 2.1.2 如果5x+3y+z/3=100,則count++;輸出x、y和z的值;
? ? ? ? ? ? ? ? 2.1.3 y++;
? ? ? ? 2.2 x++;
3. 如果count=0,則輸出無(wú)解信息;
【算法分析】算法由兩層循環(huán)嵌套組成,基本語(yǔ)句為5x+3y+z/3=100,所以操作執(zhí)行次數(shù)為21X34=714.
【算法實(shí)現(xiàn)】
C語(yǔ)言代碼如下:
#include<stdio.h>int main() {int x, y, z; //x、y和z表示 公雞、母雞和小雞的個(gè)數(shù) int count = 0; //解的個(gè)數(shù)初始化為0for (x = 0; x < 20; x++) //公雞個(gè)數(shù)的范圍是0到20{for (y = 1; y <= 33; y++) //母雞個(gè)數(shù)的范圍是0到33{z = 100 - x - y; //滿(mǎn)足條件x+y+z=100if ((z % 3 == 0) && (5 * x + 3 * y + z / 3 == 100)) //滿(mǎn)足條件總價(jià)為100元,且小雞的個(gè)數(shù)應(yīng)該是3的倍數(shù){count++; //問(wèn)題解的個(gè)數(shù)加一printf("公雞有%d只,母雞有%d只,小雞有%d只\n",x , y, z); //輸出所有解}}}if (count == 0) //無(wú)解的情況printf("問(wèn)題無(wú)解");}?輸出結(jié)果:
//公雞有0只,母雞有25只,小雞有75只 //公雞有4只,母雞有18只,小雞有78只 //公雞有8只,母雞有11只,小雞有81只 //公雞有12只,母雞有4只,小雞有84只?參考書(shū)籍:《算法設(shè)計(jì)與分析》(第2版)
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的蛮力法求解百元买百鸡问题的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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